Maximale Frequenz von Schall
Falko Schmidt
hab da mal eine kleine Frage.
Gibt es eine maximale Tonfrequenz, �ber der T�ne nicht mehr durch die
Luft �bertragen werden?
Gr��e
Falko Schmidt
Roland Damm
Falko Schmidt wrote:
> hab da mal eine kleine Frage.
> Gibt es eine maximale Tonfrequenz, über der Töne nicht mehr durch die
> Luft übertragen werden?
Spätestens wenn die Wellenlänge des Schalls kürzer wird, als der mittlere
Abstand der Teilchen, kann Schall im klassischen Sinne nicht mehr
funktionieren. Aber das ist schon eine sehr hohe Frequenz (jenseits GHz).
Vorher passieren schon noch andere Sachen, die eine wirksame
Schallausbreitung verhindern. Das passiert dann so, dass der Schall gedämpft
wird. Sprich er kann sich noch ausbreiten, aber er verliert schnell an
Intensität.
CU Rollo
Vogel
news:4b429af7$0$7616$9b4e...@newsspool1.arcor-online.net:
> Moin,
>
> Falko Schmidt wrote:
>
>> hab da mal eine kleine Frage.
>> Gibt es eine maximale Tonfrequenz, über der Töne nicht mehr durch
>> die Luft übertragen werden?
>
> Spätestens wenn die Wellenlänge des Schalls kürzer wird, als der
> mittlere Abstand der Teilchen, kann Schall im klassischen Sinne nicht
> mehr funktionieren. Aber das ist schon eine sehr hohe Frequenz
> (jenseits GHz).
>
Interesant wird es, wenn man noch den Druck und die Temperatur
mitber�cksichtigt.
Bei verminderung des Druckes in einem Gas kommt man dann in einen Bereich
wo der von dir beschriebene Effekt gut zu beobachten ist.
>
--
Selber denken macht klug.
W.Bicz
schon erw�hnt) liegt sehr hoch. Aber in der Praxis verursacht die
D�mpfung (die mit der Frequenz steigt), dass schon einige MHz nicht mehr
gut brauchbar sind. Ich habe von Versuchen geh�rt, wo man noch mit 10MHz
Messungen durchgef�hrt hat.
H�here Frequenzen verlangen Sender, die sehr hohe Intensit�ten erzeugen
k�nnen und Empf�nger, die sehr empfindlich sind. Es ist sicher denkbar,
dass man noch mit h�heren Frequenzen arbeiten kann. Wie hoch kann es
praktikabel sein h�ngt vom Bedarf ab. Wenn es Leute gibt, die es nutzen
m�ssen und Mittel daf�r haben, werden Sie sich M�he geben, entsprechende
Verfahren zu entwickeln.
Wir arbeiten z.B. ziemlich bequem mit Frequenzen bis zu etwa 2MHz. H�her
wird es schwierig.
W. Bicz
www.optel.pl
Rolf Bombach
> Die Frage ist sehr schwierig zu beantworten. Theoretische Grenze (wie
> schon erw�hnt) liegt sehr hoch. Aber in der Praxis verursacht die
> D�mpfung (die mit der Frequenz steigt), dass schon einige MHz nicht mehr
> gut brauchbar sind. Ich habe von Versuchen geh�rt, wo man noch mit 10MHz
> Messungen durchgef�hrt hat.
>
> H�here Frequenzen verlangen Sender, die sehr hohe Intensit�ten erzeugen
> k�nnen und Empf�nger, die sehr empfindlich sind. Es ist sicher denkbar,
> dass man noch mit h�heren Frequenzen arbeiten kann. Wie hoch kann es
> praktikabel sein h�ngt vom Bedarf ab. Wenn es Leute gibt, die es nutzen
> m�ssen und Mittel daf�r haben, werden Sie sich M�he geben, entsprechende
> Verfahren zu entwickeln.
>
> Wir arbeiten z.B. ziemlich bequem mit Frequenzen bis zu etwa 2MHz. H�her
> wird es schwierig.
Mit laserinduzierten Gittern hab ich problemarm [tm] �ber 45 MHz hingekriegt.
Zwei Laserstrahlen werden dabei unter einem kleinen Winkel gekreuzt. Im
�berlappungsgebiet entsteht ein Schichtmuster; dabei werden durch elektro-
striktive Kr�fte die Molek�le/Atome in die helleren Zonen beschleunigt.
Die entstehende Dichteschichten reflektieren geringf�gig unter dem Bragg-Winkel
und k�nnen so mit einem Hilfsstrahl ausgelesen werden.
http://homepage.bluewin.ch/bombach/diagrams/n2.png
Die D�mpfung ist schon stark, die beobachtete Abnahme der stehenden Welle
kommt allerdings auch daher, dass der Schall die Entstehungszone, die
nur einige mm gross ist, verl�sst. Die Modulation ist nicht ganz 100%, da
der PMT an die Frequenzgrenze st�sst und der Laserpuls nicht unendlich kurz ist.
(Wobei der R3234 ja nicht gerade langsam ist, die ca. 13 ns Pulsdauer
vom Laser sind da �rgerlicher)
Mein Problem sind eher die tiefen Frequenzen, so unter 5 MHz. Dazu br�uchte
ich sehr kleine Winkel; das Labor ist nicht lang genug ;-))
--
mfg Rolf Bombach
Rolf Bombach
>
> Spätestens wenn die Wellenlänge des Schalls kürzer wird, als der mittlere
> Abstand der Teilchen, kann Schall im klassischen Sinne nicht mehr
> funktionieren. Aber das ist schon eine sehr hohe Frequenz (jenseits GHz).
Liegt das nicht eher an der endlichen Stossfrequenz der einzelnen
Teilchen? Bei Normalluft wären das um die 7 GHz. (Kommt auf das
Selbe raus, scheint mir aber direkter formuliert).
http://www.kayelaby.npl.co.uk/general_physics/2_2/2_2_4.html
--
mfg Rolf Bombach
W.Bicz
>
> Mit laserinduzierten Gittern hab ich problemarm [tm] �ber 45 MHz
> hingekriegt.
> Zwei Laserstrahlen werden dabei unter einem kleinen Winkel gekreuzt. Im
> �berlappungsgebiet entsteht ein Schichtmuster; dabei werden durch elektro-
> striktive Kr�fte die Molek�le/Atome in die helleren Zonen beschleunigt.
> Die entstehende Dichteschichten reflektieren geringf�gig unter dem
> Bragg-Winkel
> und k�nnen so mit einem Hilfsstrahl ausgelesen werden.
> http://homepage.bluewin.ch/bombach/diagrams/n2.png
> Die D�mpfung ist schon stark, die beobachtete Abnahme der stehenden Welle
> kommt allerdings auch daher, dass der Schall die Entstehungszone, die
> nur einige mm gross ist, verl�sst. Die Modulation ist nicht ganz 100%, da
> der PMT an die Frequenzgrenze st�sst und der Laserpuls nicht unendlich
> kurz ist.
> (Wobei der R3234 ja nicht gerade langsam ist, die ca. 13 ns Pulsdauer
> vom Laser sind da �rgerlicher)
> Mein Problem sind eher die tiefen Frequenzen, so unter 5 MHz. Dazu br�uchte
> ich sehr kleine Winkel; das Labor ist nicht lang genug ;-))
>
Wenn es m�glich w�re, wirklich starke Wellen damit zu erzegen, w�re das
nat�rlich f�r praktische Zwecke sinnvoll. So ist es eher was f�r die
Physiker.
Ich sehe eigentlich nur eine brauchbare Anwendung: Messung von
Eigenschaften der Gase - z.B. um Detektion von Gasen zu betreiben.
W. Bicz
Holger Buick
> Hallo,
>
> hab da mal eine kleine Frage.
> Luft übertragen werden?
>
> Grüße
> Falko Schmidt
https://www.automation.siemens.com/download/internet/cache/3/1285909/pub/de/wp_px_ultra_schallkeule_d.pdf
In der zweiten Grafik ist die Reichweite (bwz. Dämpfung) in
Abhängigkeit von der Frequenz angegeben.
http://www2.mst.ei.tum.de/ahmt/publ/symp/2002/2002_137.pdf
Zitat Seite 139:"Die Dämpfung von Schallsignalen in Luft ist
proportional zum Quadrat der Frequenz des Signals ..."
Rolf Bombach
>> Mit laserinduzierten Gittern hab ich problemarm [tm] �ber 45 MHz
>> hingekriegt.
>>
> Das ist eine interessante Sache, leider nicht besonders praktisch.
Teuer, aufw�ndig, eklich zu justieren...
>
> Wenn es m�glich w�re, wirklich starke Wellen damit zu erzegen, w�re das
> nat�rlich f�r praktische Zwecke sinnvoll. So ist es eher was f�r die
> Physiker.
>
> Ich sehe eigentlich nur eine brauchbare Anwendung: Messung von
> Eigenschaften der Gase - z.B. um Detektion von Gasen zu betreiben.
Eigenschaften der Gase w�ren u.a. Schallgeschwindigkeit, Viskosit�t,
W�rmeleitung usw. Das Verhalten der Schallgeschwindigkeit gerade
bei diesen hohen Frequenzen ist interessant. Bei Wasserstoff nimmt
dort die Schallgeschwindigkeit etwas zu (einig Prozent) und weitere
D�mpfungsprozesse kommen hinzu. Die Thermalisierung der Rotations-
freiheitsgrade hinkt etwas hinterher. Das ist schon lange bekannt
und auch gemessen. Mit dieser Methode k�nnen aber h�here Frequenzen
realisiert werden und die D�mpfung kann direkt beobachtet werden.
Mit einem weiteren frequenzversetzten Auslesestrahl kann beobachtet
werden, ob das Medium selber sich bewegt. Damit kann man in eine
Dimension die Str�mungsgeschwindigkeit messen. Das wurde von uns
mal an einem Raketentriebwerk angewendet.
Detektion von Gasen, hm, ist so eine Sache. Da so ziemlich alles
bei dieser Methode nichtlinear von so ziemlich allem abh�ngt, eher
nein. F�r spektroskopische Zwecke hingegen ist die Methode gut
geeignet. Wie bei der Photoakustischen Spektroskopie k�nnen sehr
geringe W�rmeentwicklungen beobachtet werden. Etwa bei den dreifach
verbotenen �berg�ngen im Sauerstoff bei 780nm. Die W�rmefreisetzung
bei stimulierter Ramanstreuung in CO2 konnten wir so auch schon
feststellen.
--
mfg Rolf Bombach
peter tate
>
> Mit einem weiteren frequenzversetzten Auslesestrahl kann beobachtet
> werden, ob das Medium selber sich bewegt. Damit kann man in eine
> Dimension die Str�mungsgeschwindigkeit messen. Das wurde von uns
> mal an einem Raketentriebwerk angewendet.
>
> Detektion von Gasen, hm, ist so eine Sache. Da so ziemlich alles
> bei dieser Methode nichtlinear von so ziemlich allem abh�ngt, eher
> nein. F�r spektroskopische Zwecke hingegen ist die Methode gut
> geeignet. Wie bei der Photoakustischen Spektroskopie k�nnen sehr
> geringe W�rmeentwicklungen beobachtet werden. Etwa bei den dreifach
> verbotenen �berg�ngen im Sauerstoff bei 780nm. Die W�rmefreisetzung
> bei stimulierter Ramanstreuung in CO2 konnten wir so auch schon
> feststellen.
>
Irgendwie willst du zuerst keine Gase mit dieser Methode detektieren und
dann machst du damit Gas-Spektroskopie.....
Es gibt eine Methode, die Photoakustik und Ultraschall kombiniert. Ein
IR Strahler regt moduliert die Gasmolek�le in einer kleinen Kammer an.
Statt eines Mikrophones wird die Ver�nderung der Ultraschalresonanz in
der Zelle gemessen. Kann relativ einfach realisiert werden, ist aber
(noch) nicht kommerzialisiert worden. (Patent von Oscar Oehler?)
lg
Urs B�gli
Rolf Bombach
> Rolf Bombach schrieb:
>>
>> Detektion von Gasen, hm, ist so eine Sache. Da so ziemlich alles
>> bei dieser Methode nichtlinear von so ziemlich allem abh�ngt, eher
>> nein. F�r spektroskopische Zwecke hingegen ist die Methode gut
>> geeignet. Wie bei der Photoakustischen Spektroskopie k�nnen sehr
>> geringe W�rmeentwicklungen beobachtet werden. Etwa bei den dreifach
>> verbotenen �berg�ngen im Sauerstoff bei 780nm. Die W�rmefreisetzung
>> bei stimulierter Ramanstreuung in CO2 konnten wir so auch schon
>> feststellen.
>
> Irgendwie willst du zuerst keine Gase mit dieser Methode detektieren und
> dann machst du damit Gas-Spektroskopie.....
"Detektion" resp. "Nachweis" ohne quantitative Mengen- oder Konzentrations-
angabe ist witzlos und taugt allenfalls zur Panikmache in Boulevardbl�ttern.
Zur quantitativen Bestimmung eignen sich nichtlineare Spektroskopien weniger,
auch wenn gerade zur Anfangszeit von DFWM und dergleichen wahre Wunderdinge
kolportiert wurden.
Bei der Spektroskopie interessiert hingegen die absolute Gr�sse des Signals
oftmals gar nicht; die Lage des Signals auf der Frequenzachse ist die gesuchte
Information. Dort hingegen haben nichtlineare Methoden Vorteile, man kann
z.B. dopplerfrei messen. Mit single-Mode-Lasern sind dann fast beliebig genaue
Messungen m�glich, das hat ja dann auch die hochaufl�sende Spektroskopie total
umgekrempelt. Im Li2 konnte ich z.B. bei 0.1 mbar Druckverbreiterungen mit
Polarisationsspektroskopie messen.
> Es gibt eine Methode, die Photoakustik und Ultraschall kombiniert. Ein
> IR Strahler regt moduliert die Gasmolek�le in einer kleinen Kammer an.
> Statt eines Mikrophones wird die Ver�nderung der Ultraschalresonanz in
> der Zelle gemessen. Kann relativ einfach realisiert werden, ist aber
> (noch) nicht kommerzialisiert worden. (Patent von Oscar Oehler?)
Klingt interessant. Es liegt jedoch ein linearer Prozess vor, Absorption,
welcher halt etwas um die Ecke rum detektiert wird.
--
mfg Rolf Bombach